帶極埋弧堆焊是埋弧焊的一種形式，它以鋼帶代替焊絲作為焊接材料。堆焊時，電弧在帶極端部的局部點燃，隨著電弧的燃燒和電極的熔化，電弧將在帶極端面上迅速來回移動，類似于不斷擺動焊絲的埋弧焊。它具有堆焊層比較淺，稀釋程度很小（可控制在10％以內），生產率高的優點。由于電流總是集中在帶極端面最突出的局部，所以電流密度很高，可以獲得較高的熔敷效率，達20～30kg／h。同時堆焊層表面比較均勻、平整。焊劑能很好地保護焊接熔池，防止外界空氣侵入，且操作穩定、可靠。帶埋弧堆焊適用于大面積的堆焊。
受堆焊的(de)基(ji)體材(cai)(cai)料(liao)是在設計產品已經確定了的(de)，選擇基(ji)體材(cai)(cai)料(liao)主要(yao)(yao)考慮(lv)強(qiang)度(du)要(yao)(yao)求和工(gong)作環境溫度(du)以(yi)及是否臨(lin)氫等，當(dang)然也要(yao)(yao)考慮(lv)該材(cai)(cai)料(liao)的(de)焊接(jie)性。通常選用(yong)碳含量(liang)較低的(de)Q395（16Mn）、20G和20MnMoNb等鋼(gang)種(zhong)作為基(ji)體材(cai)(cai)料(liao)。高溫臨(lin)氫則采用(yong)10Cr2Mo1、2.25CrlMo和10CrMo910等鋼(gang)種(zhong)材(cai)(cai)料(liao)。
一(yi)、帶極焊接材料的選擇
帶(dai)極作為基體材料(liao)埋弧堆(dui)焊時(shi)，所選用的材料(liao)包括帶(dai)極材料(liao)和焊劑，兩者相配合才能(neng)獲得符合要求的化學成分和金(jin)屬組(zu)織及性(xing)能(neng)良好的堆(dui)焊層。
1. 焊劑
對(dui)化工(gong)(gong)設備進行大面積堆焊(han)(han)(han)時，對(dui)焊(han)(han)(han)劑要求(qiu)非(fei)常嚴(yan)格，其中要求(qiu)焊(han)(han)(han)劑能(neng)保證堆焊(han)(han)(han)過程長時間連續(xu)穩定。目前(qian)國內(nei)尚無專門的(de)帶極堆焊(han)(han)(han)埋弧(hu)焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)劑，多用(yong)埋弧(hu)焊(han)(han)(han)的(de)焊(han)(han)(han)劑代替。用(yong)熔(rong)煉堿(jian)性焊(han)(han)(han)劑進行堆焊(han)(han)(han)，合金元素的(de)過渡系(xi)數高，但堆焊(han)(han)(han)工(gong)(gong)藝不夠理想(xiang)；用(yong)熔(rong)煉型酸性焊(han)(han)(han)劑，雖(sui)然(ran)堆焊(han)(han)(han)工(gong)(gong)藝性能(neng)良好，但鉻(ge)的(de)燒損(sun)嚴(yan)重。常采用(yong)的(de)是焊(han)(han)(han)劑HJ260，再通過提(ti)高帶極材料化學成(cheng)分(fen)中鉻(ge)、鎳含量來補償堆焊(han)(han)(han)過程中鉻(ge)的(de)燒損(sun)。
2. 帶極材料和(he)規格
在(zai)用(yong)焊(han)(han)(han)(han)劑HJ260的(de)(de)(de)(de)帶極埋弧堆焊(han)(han)(han)(han)過(guo)(guo)程中，鉻的(de)(de)(de)(de)燒損比較(jiao)嚴重，一般要損失質量(liang)分數為(wei)10％～15％的(de)(de)(de)(de)Cr。在(zai)選用(yong)過(guo)(guo)渡層的(de)(de)(de)(de)帶極材(cai)(cai)料時(shi)，要尋求碳(tan)含(han)量(liang)低(di)而(er)鉻、鎳合(he)金元(yuan)素(su)較(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)接材(cai)(cai)料，其目的(de)(de)(de)(de)是(shi)減(jian)少(shao)堆焊(han)(han)(han)(han)過(guo)(guo)渡層與基體的(de)(de)(de)(de)接觸面產生淬硬馬氏體組織的(de)(de)(de)(de)危(wei)險(xian)，從而(er)使(shi)交(jiao)界面有(you)較(jiao)好(hao)的(de)(de)(de)(de)塑性，還有(you)一定(ding)的(de)(de)(de)(de)韌性，避免或(huo)減(jian)少(shao)過(guo)(guo)渡層與基體接觸面之間產生裂紋(wen)和剝離等缺陷。通(tong)常同考慮不(bu)(bu)銹復(fu)合(he)鋼板焊(han)(han)(han)(han)接時(shi)的(de)(de)(de)(de)過(guo)(guo)渡層一樣，要選用(yong)超低(di)碳(tan)高(gao)鉻、鎳的(de)(de)(de)(de)帶極材(cai)(cai)料，甚至用(yong)鎳基合(he)金材(cai)(cai)料，例如，在(zai)Q395（16MnR）鋼基層同表層堆焊(han)(han)(han)(han)06Cr18Ni11Ti不(bu)(bu)銹鋼之間的(de)(de)(de)(de)過(guo)(guo)渡層，采用(yong)HJ260焊(han)(han)(han)(han)劑配合(he)Cr28Ni11 鋼帶堆焊(han)(han)(han)(han)，雖然有(you)焊(han)(han)(han)(han)劑的(de)(de)(de)(de)氧化性和母材(cai)(cai)中碳(tan)、錳等元(yuan)素(su)的(de)(de)(de)(de)過(guo)(guo)渡，仍可(ke)獲得(de)較(jiao)為(wei)適用(yong)的(de)(de)(de)(de)過(guo)(guo)渡層。不(bu)(bu)過(guo)(guo)過(guo)(guo)渡層材(cai)(cai)料的(de)(de)(de)(de)消(xiao)耗量(liang)很大，成本(ben)問題不(bu)(bu)可(ke)忽(hu)視。
堆焊(han)(han)(han)表面層(ceng)帶極材料(liao)的(de)選用(yong)：要(yao)考慮堆焊(han)(han)(han)過程中鉻的(de)燒損(sun)之后，仍(reng)具(ju)有足(zu)以保證耐(nai)蝕(shi)性所需(xu)要(yao)的(de)化學(xue)成(cheng)分(fen)。為(wei)了(le)使(shi)堆焊(han)(han)(han)表面層(ceng)具(ju)有符合耐(nai)酸(suan)不銹鋼(gang)06Cr18Ni11Ti的(de)化學(xue)成(cheng)分(fen)，堆焊(han)(han)(han)表面層(ceng)的(de)帶極可選用(yong)牌號(hao)為(wei)H03Cr21Ni10的(de)超低碳高鉻、鎳的(de)焊(han)(han)(han)接材料(liao)。選用(yong)該材料(liao)的(de)帶極進(jin)行的(de)埋(mai)弧堆焊(han)(han)(han)，其表面層(ceng)的(de)化學(xue)成(cheng)分(fen)的(de)質(zhi)量分(fen)數（％）為(wei)：C0.08，Si 0.61，Mn 0.73，Cr 17.58， Ni 9.0， S 0.033，P 0.008，完全(quan)能滿(man)足(zu)使(shi)用(yong)要(yao)求(qiu)。
帶(dai)極(ji)的規格(寬x厚)較多,有30mm×0.5mm、60mm×0.5mm、90mm×0.5mm及120mm×0.5mm等。要根(gen)據帶(dai)極(ji)埋弧堆(dui)焊(han)設備(bei)的功率和被堆(dui)焊(han)面積的大小來(lai)選用(yong)帶(dai)極(ji)的規格,較常(chang)用(yong)的帶(dai)極(ji)規格為60mm×0.5mm。
對于無法用(yong)帶極埋弧焊(han)(han)堆(dui)焊(han)(han)的部(bu)位,如(ru)拐(guai)角部(bu)位之類可用(yong)焊(han)(han)條電弧焊(han)(han)來進行堆(dui)焊(han)(han)。過渡層(ceng)選用(yong)A412(E310Mo型(xing))焊(han)(han)條,表面層(ceng)可選用(yong)A202(E316型(xing))或A132(E347型(xing))等焊(han)(han)條進行施焊(han)(han),即可獲得06Cr18Ni11Ti不銹鋼的性(xing)能。
二、堆焊工藝
對于待焊基體的(de)(de)(de)材料,要預先進行超聲波(bo)檢(jian)測,不允許有(you)超規定的(de)(de)(de)缺陷(xian)存在(zai)。被堆焊的(de)(de)(de)基體材料表面,應在(zai)堆焊前清理干凈(jing)后,再次(ci)檢(jian)查表面不得(de)有(you)微小裂紋,以保(bao)證(zheng)過渡(du)層的(de)(de)(de)質(zhi)量和良(liang)好的(de)(de)(de)外形。
如果被堆(dui)焊(han)(han)(han)的(de)(de)基體材料屬于需要焊(han)(han)(han)前預(yu)熱和焊(han)(han)(han)后熱處(chu)(chu)理(li)的(de)(de)鋼材,那(nei)么堆(dui)焊(han)(han)(han)時(shi)(shi)也應(ying)采取(qu)堆(dui)焊(han)(han)(han)前預(yu)熱和堆(dui)焊(han)(han)(han)后熱處(chu)(chu)理(li)的(de)(de)相應(ying)措施,且(qie)其處(chu)(chu)理(li)熱循(xun)環條件應(ying)與該材料焊(han)(han)(han)接時(shi)(shi)相同(tong)。
除(chu)了過渡層(ceng)外,表面層(ceng)通常要(yao)堆焊兩層(ceng)。第一層(ceng)可(ke)以厚(hou)些,為了提高堆焊層(ceng)厚(hou)度,可(ke)采用(yong)爬坡的堆焊方法(fa),厚(hou)度為4~6mm;第二層(ceng)稍(shao)薄些,采用(yong)下坡的堆焊方法(fa),厚(hou)度為2~4mm。
帶極埋弧(hu)堆焊(han)時,每(mei)道(dao)焊(han)縫之間(jian)需要(yao)相(xiang)互重(zhong)(zhong)疊(die)(die),重(zhong)(zhong)疊(die)(die)處的質量尤為(wei)重(zhong)(zhong)要(yao)。如果堆焊(han)層間(jian)重(zhong)(zhong)疊(die)(die)部分(fen)太少或(huo)者根本沒(mei)有重(zhong)(zhong)疊(die)(die),最容易(yi)造(zao)成(cheng)夾渣和層間(jian)縫隙,為(wei)以后(hou)產生腐蝕或(huo)造(zao)成(cheng)剝離提供通道(dao)。重(zhong)(zhong)疊(die)(die)寬度最好為(wei)6~10mm。
堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)過(guo)程的(de)穩定、堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)層(ceng)表(biao)面的(de)成形和堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)金屬(shu)的(de)稀釋(shi),很大程度(du)(du)(du)上(shang)取決于所選用的(de)堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)參數。在焊(han)接(jie)速(su)(su)度(du)(du)(du)不變的(de)條件下,加大堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)電(dian)(dian)流,熔(rong)(rong)敷(fu)速(su)(su)度(du)(du)(du)和熔(rong)(rong)深都(dou)隨之增(zeng)加,熔(rong)(rong)敷(fu)金屬(shu)在堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)金屬(shu)中所占(zhan)(zhan)(zhan)體積比例(li)加大,因而能(neng)提高過(guo)渡(du)層(ceng)的(de)質量(liang)。而加快堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)速(su)(su)度(du)(du)(du),使熔(rong)(rong)敷(fu)金屬(shu)在堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)金屬(shu)所占(zhan)(zhan)(zhan)體積比例(li)減小,則熔(rong)(rong)化基(ji)體材(cai)料(liao)在堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)金屬(shu)中所占(zhan)(zhan)(zhan)體積比例(li)會增(zeng)大,使過(guo)渡(du)層(ceng)質量(liang)變差(cha)。為(wei)了提高過(guo)渡(du)層(ceng)和表(biao)面層(ceng)的(de)堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)質量(liang),必須(xu)嚴格控制堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)電(dian)(dian)流、堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)速(su)(su)度(du)(du)(du)等主要堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)參數。例(li)如,選用帶(dai)極(ji)規格為(wei)60mm×0.5mm,采用焊(han)劑HJ260,在MU1-1000型帶(dai)極(ji)堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)機上(shang)進(jin)行埋(mai)弧(hu)堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)時,電(dian)(dian)源采用直(zhi)流反極(ji)性,選用合理的(de)堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)參數(堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)電(dian)(dian)流650A,電(dian)(dian)弧(hu)電(dian)(dian)壓(ya)28~30V,堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)速(su)(su)度(du)(du)(du)7.6m/h,帶(dai)極(ji)送進(jin)速(su)(su)度(du)(du)(du)為(wei)51m/h),能(neng)獲(huo)得良好的(de)堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)質量(liang)。
堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)層表(biao)面凸凹(ao)太(tai)大(da)或鏟(chan)除內部缺陷(xian)后(hou),均要進行(xing)打磨(mo)和補(bu)焊(han)(han)(han)(han),補(bu)焊(han)(han)(han)(han)后(hou)的堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)表(biao)面還要打磨(mo)到與(yu)堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)面平齊。補(bu)焊(han)(han)(han)(han)后(hou)的堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)質量不能(neng)低于堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)層的質量。補(bu)焊(han)(han)(han)(han)可以用(yong)焊(han)(han)(han)(han)條電弧焊(han)(han)(han)(han)來完成。每(mei)道焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)之(zhi)間(jian)重(zhong)疊部分不小(xiao)于焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)寬度的1/3。
不論是(shi)過渡層(ceng)(ceng)(ceng)還是(shi)表面層(ceng)(ceng)(ceng),堆焊完畢均(jun)要(yao)(yao)分別對其堆焊層(ceng)(ceng)(ceng)進(jin)(jin)行(xing)檢(jian)查(cha),不允許存在(zai)裂(lie)紋。要(yao)(yao)通過超聲波檢(jian)測和測厚儀來判斷堆焊層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)內(nei)部質(zhi)量和堆焊厚度。如(ru)果焊后需要(yao)(yao)消除應力而(er)進(jin)(jin)行(xing)熱處理,則熱處理后還要(yao)(yao)再(zai)次(ci)進(jin)(jin)行(xing)上(shang)述檢(jian)查(cha),以(yi)確保(bao)堆焊層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)內(nei)部質(zhi)量。表面層(ceng)(ceng)(ceng)還需要(yao)(yao)進(jin)(jin)行(xing)晶間腐(fu)蝕評估(gu)。
